Überlebenstrick: Salmonellen zapfen Eisenquelle in Immunzellen an

Der Körper schützt sich vor Krankheitserregern, indem er ihnen lebenswichtiges Eisen vorenthält. Bei Salmonellen geht die Strategie jedoch nicht immer auf.

Wissenschaftler um Prof. Dirk Bumann am Biozentrum der Universität Basel (Schweiz) haben in einer Untersuchung an Mäusen herausgefunden, dass diese Keime gezielt eisenreiche Regionen in Immunzellen aufsuchen und sich dort vermehren. Die Erkenntnisse, wie Erreger die Immunabwehr unterlaufen, sind wichtig für die Bekämpfung von Infektionen.

Die Forschenden untersuchten in ihrer Arbeit Salmonellen. Um der Immunabwehr zu entgehen, nisten sich die Keime in Makrophagen ein, die sich jedoch gegen die Eindringlinge wehren: Sie entfernen Eisen mithilfe des Transportproteins NRAMP1 aus dem Salmonellenversteck. Jedoch: „Uns hat es gewundert, dass sich Eisenmangel kaum auf die Salmonellenpopulation insgesamt auswirkt“, sagt Bumann. „Dafür gab es eigentlich keine Erklärung. Erst unsere Untersuchungen auf Einzelzellebene zeigten, dass ein erheblicher Teil der Salmonellen gezielt speziell eisenreiche Makrophagen aufsucht.“ Tatsächlich befallen Salmonellen häufig Makrophagen in der Milz, die alte oder beschädigte rote Blutkörperchen abbauen. Da rote Blutkörperchen große Mengen an Eisen enthalten, sind die Abbauorte sehr eisenreich. Genau diese Eisenquelle zapfen die Salmonellen an.

Bakterien nutzen eisenreiche Nischen

„Wir haben in den Makrophagen der Milz zwei Populationen von Salmonellen entdeckt. Eine Gruppe lebt in eisenarmen Bereichen und vegetiert dort buchstäblich vor sich hin“, fährt Bumann fort. „Die zweite Population befindet sich in den Vesikeln, wo die roten Blutkörperchen abgebaut werden.“ Auch dort entfernt die NRAMP1-Pumpe das Eisen, welches dann wieder recycelt wird. Die Menge an Eisen ist dort aber extrem hoch. „Selbst wenn mehr als 99 Prozent des Eisens herausgepumpt werden, reicht die Restmenge den Erregern aus, um sich weiter zu vermehren.“ Diese gut versorgten Bakterien sind es denn auch, die das Infektionsgeschehen dominieren.

Diese Heterogenität innerhalb eines Infektionsherdes ist entscheidend dafür, dass Salmonellen im Wirt überleben und sich weiterverbreiten können. Die Studie macht zudem deutlich, wie anpassungsfähig Krankheitserreger sind und selbst ausgeklügelte Abwehrmechanismen unterlaufen. Die Ergebnisse liefern wichtige Einblicke in die Dynamik zwischen Wirt und Erreger. „Unsere Arbeit zeigt auch, wie wichtig es ist, Infektionen auf Ebene einzelner Zellen zu verstehen“, erklärt Bumann. „Nur wenn wir die Tricks der Erreger kennen, können wir ihnen auch etwas entgegensetzen und Infektionen wirksam bekämpfen.